静圧型空気軸受
静圧型空気軸受は、第一の軸受面（２８）と、第一の軸受面（２８）に対面するように並置された第二の軸受面（３２）と、第一と第二の軸受面（２８）、（３２）の一方に設けられた少なくとも１つの流体供給口（３８）とを備える。前記流体供給口（３８）に入る、および／またはそこから出る圧縮性流体の流量を制限するための供給口絞り（４０）と、少なくとも１つの陥凹部（３４）が、第一と第二の軸受面（２８、３２）の一方に設けられ、１つ又は各々の前記陥凹部（３４）は、１つ又は各々の前記流体供給口（３８）と流体連通する。また、前記少なくとも１つの陥凹部（３４）と流体連通し、圧縮性流体が軸受から出るときの流量を制限する少なくとも１つの排出口絞り（３５）も設けられ、少なくとも１つの突出部（４２）が、前記少なくとも１つの陥凹部（３４）の少なくとも一部を画定する表面上に設けられている。１つの、または各々の突出部（４２）は、前記少なくとも１つの陥凹部（３４）の中に完全に収容される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静圧型空気軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
超精密工作機やプリント配線基板ドリル穴あけ機等の利用分野においては、静圧型空気軸受を使用することがよく知られているが、それは、この種の軸受が高速回転で正確に動作できるからである。
【０００３】
静圧型空気軸受は通常、外部で加圧された流体、特に圧縮空気の供給によって機能し、この流体が軸受面間の摩擦を低減させ、あるいは接触を防止する。静圧型空気軸受の形態は多岐にわたり、たとえば円筒ジャーナル、環状スラスト、円錐、球面滑り、長方形および円形パッド軸受等がある。
【０００４】
一般に、公知の静圧型空気軸受の負荷能力と剛性はどちらも、他のタイプの軸受と比較すると低く、この点によって、静圧型空気軸受の利用分野が限定されるだけでなく、性能も損なわれる。
【０００５】
前記軸受の剛性と負荷能力を改善する試みとして、軸受面の表面形状を、軸受内の気流および圧力分布が改善されるように改変するアイディアが知られている。しかしながら、このように改変すると軸受の全体的性能が劣化することがあり、これは、軸受面の一部を取り除くことによって軸受面の間に流れる流体の量が増大し、したがって軸受の減衰特性が低下して、動特性が不良となるからである。極端な場合では、この改変が自励振動による圧力不安定化現象を引き起こすことさえある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の欠点の改善策を模索するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、第一の軸受面と、第一の軸受面と対面するように並置された第二の軸受面と、第一と第二の軸受面の一方に設けられた少なくとも１つの流体供給口と、前記流体供給口に入る、および／またはそこから出る圧縮性流体の流量を制限するための供給口絞りと、第一と第二の軸受面の一方に設けられた少なくとも１つの陥凹部であって、その１つ又は各々が前記１つ又は各々の前記流体供給口と流体連通するような陥凹部と、前記少なくとも１つの陥凹部と流体連通し、圧縮性流体が軸受から出る時の流量を制限する少なくとも１つの排出口絞りと、前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定する表面上に設けられた少なくとも１つの突出部であって、その１つ又は複数が前記少なくとも１つの陥凹部の中に完全に収容されるような突出部と、を備える静圧型空気軸受が提供される。
【０００８】
好ましくは、前記少なくとも１つの突出部は、前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定する２つの異なる表面の間に延びる。
【０００９】
有利な形としては、前記突出部を複数設ける。
【００１０】
望ましくは、前記少なくとも１つの突出部の高さは、前記少なくとも１つの陥凹部の深さより小さい。これは、使用時に、突出部が対向する軸受面と係合しないようにするためである。
【００１１】
好ましくは、前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定する前記表面は、平坦でない凸凹面であり、前記少なくとも１つの突出部はその凸凹形状の一部を形成する。
【００１２】
有利な形としては、１つ又は各々の前記陥凹部によって提供される総表面積は、その陥凹部が設けられた第一または第二の軸受面の総表面積の少なくとも１０パーセント（１０パーセントを含む）、好ましくは少なくとも５０％、特に少なくとも７５％である。
【００１３】
好ましくは、前記流体供給口を複数、離間して設ける。こうすることにより、１つの供給口が目詰まりしても、流体を引き続き軸受に供給することができる。
【００１４】
有利な形としては、１つの前記流体供給口を、１つ又は各々の前記陥凹部の中に設ける。
【００１５】
望ましくは、前記流体供給口を、前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも１部を画定し、その上に前記突出部が設けられている前記表面の中または上に設ける。
【００１６】
有利な形としては、供給口絞りは、その上に前記突出部が設けられている前記表面の中または上に設けられた部品を含む。
【００１７】
望ましくは、供給口絞りの前記部品は、流体供給口を取り囲む一段高い平坦部である。
【００１８】
好ましくは、本静圧型空気軸受は、１つ又は各々の流体供給口を１つ又は各々の陥凹部に連結し、これによってその間の流体連通を可能にする連続流体チャネルをさらに備える。
【００１９】
望ましくは、前記排出口絞りは、前記陥凹部の位置に、またはこれに隣接してある。
【００２０】
有利な形としては、１つ又は各々の前記排出口絞りは、前記陥凹部の少なくとも一部を画定する壁と、前記陥凹部に隣接する平坦部を有し、前記壁と平坦部は段状部を形成する。
【００２１】
好ましくは、本静圧型空気軸受は、圧縮性流体用の流体流路をさらに備え、この流体流路は前記少なくとも１つの流体供給口から延び、供給口絞りを通過して、前記少なくとも１つの陥凹部の中に入り、前記少なくとも１つの排出口絞りを通って軸受から出る。
【００２２】
望ましくは、第一の軸受面は、荷重に接続される、または接続され得るロータの一部を形成し、第二の軸受面は、ロータが設置される軸受ハウジングの一部を形成する。
【００２３】
本発明について、例として添付の図面を参照しながらさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１ａ】先行技術による円柱静圧型空気軸受の、その回転軸に平行な向きの概略断面図である。
【図１ｂ】図１ａに示されるものと同じ軸受の、前記軸受の構成部品に荷重がかかった状態の同じ図である。
【図２】本発明による静圧型空気軸受の一部の、使用中の軸受の回転軸に平行に切った概略断面図である。
【図３ａ】図２に示される本発明の実施形態の一部を形成する、第一の軸受構成部品の概略斜視図である。
【図３ｂ】図３ａに示される軸受の陥凹部の拡大図である。
【図４】図３ｂに示されるものと同じ陥凹部の、明瞭にするために突出部と溝部を取り除いた状態の同じ図である。
【図５ａ】図３ｂに示される陥凹部の、線Ｘ−Ｘに沿った断面形状を示す図である。
【図５ｂ】図３ｂに示される陥凹部の、線Ｘ−Ｘに沿った別の断面形状を示す図である。
【図５ｃ】図３ｂに示される陥凹部の、線Ｘ−Ｘに沿ったさらに別の断面形状を示す図である。
【図６ａ】本発明の別の実施形態の第一の軸受構成部品の概略斜視図である。
【図６ｂ】図６ａに示される軸受の陥凹部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１ａにおいて最も明確に見えるように、円柱静圧型空気軸受１０の動作の基本となる一般原理は、高圧下で圧縮された流体が、供給口１２から供給されることである。流体は、軸受ハウジング１６の一部である外側軸受面１４と、軸受ロータ２０の一部である内側軸受面１８の間に流れる。使用中、ロータ２０はＡ−Ａと表示された回転軸を有する。流体はその後、ハウジング１６とロータ２０の間の、軸受１０の各端に形成された排出口１７を通って軸受から出る。流体は、最も一般的には圧縮空気であるが、他のいかなる圧縮性流体であってもよい。流体は、軸受面１４、１８の間の摩擦を低減させ、および／または接触を防止する約割を果たす。
【００２６】
図１ａに示されているように、ロータ２０に荷重がかけられていないと、軸受面１４、１８の間の隙間は略均一である。図１ｂは、ロータ２０にラジアル荷重Ｌがかけられたことによって、軸受面１４、１８の間の隙間が、軸受１０のうち、荷重Ｌがロータ２０を押しやる方向の側２２において、荷重Ｌがロータ２０を押しやる方向と反対の側２４と比較して小さくなっていることを示している。面１４、１８の間の相対的な隙間が大きい場所では、面１４、１８の間の流体の相対的な量がより大きくなり、そのため、ロータ２０とハウジング１６の間の流体の相対的な圧力はより低くなる。このようにして、軸受のうち、荷重Ｌがロータ２０を押しやる方向の側２２の流体と、軸受のうち、荷重Ｌがロータ２０を押しやる方向と反対の側２４の流体の間には圧力差がある。この圧力差によって、ロータ２０には荷重Ｌと反対の力がかかる。そのため、圧力差が荷重Ｌを支える。
【００２７】
ロータ２０の各端にある排出口１７の位置と比較して、供給口１２は前記ロータ２０の長さに沿って相対的に中央にあるという事実から、供給口１２と各排出口１７の間では、ロータ２０の長さに沿って圧力勾配がある。すなわち、圧力は供給口１２の付近で最大となり、排出口１７の付近で最小となる。正味の影響は、荷重Ｌを受けたときに、軸受１０は全体の面積の一部、すなわち供給口１２の付近でしか、実質的な圧力差を生じさせない、というものである。
【００２８】
上記のような軸受が支持できる理論的な最大荷重は、供給口１２における流体圧と軸受面１４、１８の面積の積で求められる。しかしながら、実際の空気軸受の設計による負荷能力は通常、この３０〜４０％にすぎない。
【００２９】
図１ａに示されるような公知の静圧型空気軸受はまた、供給口１２の上流に設置され、供給口での流体圧を調整する絞り（図示せず）を備えていてもよい。絞りは一般にオリフィスからなり、流体はここを通ってから供給口１２を通過する。このタイプの軸受構成は、供給口絞り軸受として知られる。
【００３０】
図２は、本発明による環状スラスト軸受２５の一実施形態の一部を示す。軸受２５は、第一の軸受面２８を有する床状の第一の環状構成部品２６と、図２に示されるように、第一の軸受面２８と対面するように並置された第二の軸受面３２を有する第二の環状構成部品３０を備える。使用中、第一の構成部品２６と第二の構成部品３０の間には、図２において矢印Ｖで示されるような相対的角運動が起こる。
【００３１】
使用中、第一と第二の構成部品２６、３０のいずれも、荷重に機械的に接続されてもよい。一般には、荷重に機械的に接続され、回転するのは第二の構成部品３０であり、第一の構成部品２６は静止したままである。静止している構成部品は軸受ハウジングの一部を形成してもよく、回転する構成部品はロータの一部を形成してもよい。
【００３２】
第一の軸受面２８は、構成部品２６を１周するように角度的に離間された複数の同様の陥凹部３４を有する。陥凹部３４は、一定した円弧幅を有し、構成部品２６を１周するように角度的に等間隔に離間され、第一の環状構成部品２６の外周および穴の付近まで伸びるが、これらと交差しない。したがって、陥凹部３４は複数の同様の台地状の平坦部によって取り囲まれる。第一の環状構成部品２６の外周と穴の位置にあるものは排出口絞り平坦部３５とも呼ばれ、隣接する陥凹凸部の間にあるものは側方平坦部３６とも呼ばれる。
【００３３】
最適化された軸受の場合、陥凹部の深さは、第二の軸受面３２と、排出口絞り平坦部３５および側方平坦部３６との間の隙間の０．５から５倍の範囲であってもよい。また、各陥凹部３４の面積に第一の軸受面２８の陥凹部の数を乗じたものは、第一の軸受面の面積の少なくとも１０％である。陥凹部３４が占める総面積は好ましくは、軸受の用途に応じて第一の軸受面２８の面積の５０％を超え、特に少なくとも７５％である。
【００３４】
陥凹部３４の最適な数は一般に、軸受の大きさに応じて８から２４の範囲であろう。
【００３５】
圧縮流体、たとえば高圧下のガス、ガス混合物または空気は、好ましくは各陥凹部３４の中央付近に位置付けられた供給口３８から各陥凹部３４に供給される。各供給口３８は、一段高くなった台地状の供給絞り平坦部４０によって取り囲まれていてもよく、この平坦部４０は陥凹部３４の外には出ず、すなわち排出口絞り平坦部３５と側方平坦部３６の高さを越えて延びない。
【００３６】
供給口３８は、本発明の一実施形態において、直径０．０５ｍｍから１．０ｍｍの範囲である。供給口３８は周囲の平坦部４０とともに流体の供給速度を制限する。供給口絞り平坦部がない場合には、直径０．０５ｍｍから０．３ｍｍという小さな供給口を用いてもよく、これは、直径が小さいほうがそれ自体で十分な効果を持つ供給口絞りとなるからである。反対に、供給穴の直径が大きい場合は、平坦部４０が供給口絞りのほとんどの役割を果たす。平坦部はどのような形状でもよく、たとえば、長方形等の円形以外でもよいし、円形でもよい。
【００３７】
各陥凹部３４の幅は、軸受面２８、３２の間にある流体の圧力分布の数値解析により、最大の軸受剛性が達成できるように最適化される。軸受剛性は、軸受にかけられる荷重Ｌを軸受面２８、３２の間の隙間の変化量で割ることによって算出される。
【００３８】
軸受２５の動作中、側方平坦部３６の機能は主として、軸受にかかる荷重を支えることである。これは、流体が側方平坦部３６に対して力を及ぼすことによって行われる。排出口絞り平坦部３５の機能は主として、陥凹部３４から流れ出る流体を制御することである。したがって、陥凹部３４の主な機能は、側方平坦部３５の上の圧力分布を制御することである。
【００３９】
陥凹部３４を利用することによって、陥凹部３４のない同様の軸受と比較して、軸受の半径方向の流体の圧力分布は格段に一定となる。そのため、供給口２８から排出口平坦部３５への流体圧の減衰が、陥凹部３４のない同様の軸受より小さい。したがって、陥凹部３４を有する軸受全体の圧力が増大し、剛性および負荷能力が高くなる。
【００４０】
図２、３ａ、３ｂに示され、図４には示されていないが、各陥凹部３４を画定する表面は凸凹形状を有していてもよく、すなわち、非平面または非平坦であってもよい。図３ｂは好ましいタイプの凸凹形状を示しており、交互に配置された複数の細かい半径方向の突起または突出部４２と溝４４からなる。溝４４は、その深さが異なっていてもよいが、この実施形態においては、すべて同じ深さであり、その深さが陥凹部３４の深さを画定する。突出部４２もまた、その高さは、側方平坦部３６と排出口絞り平坦部３５の高さより常に低ければ異なっていてもよいが、この実施形態においてはすべて同じ高さである。
【００４１】
陥凹部３４全体にわたる突出部４２と溝４４の断面形状（図３ｂの線Ｘ−Ｘで示す）は、製造方法に応じて異なっていてもよい。図５ａ、５ｂ、５ｃは、考えられる形状として、ａ）のこぎり波、ｂ）正弦波または連続曲線、ｃ）方形波があることを示している。断面形状は実際にどのようなパターンでもよく、繰り返しでも、そうでなくてもよい。
【００４２】
半径方向の突出部４２と溝４４に代わるものも使用できる。たとえば、環状の突起と溝や、半径方向の溝と環状溝を組み合わせたものからなる等方性表面凸凹形状であってもよい。しかしながら、半径方向の突出部４２と溝４４は、これらは高速軸受でより大きな空気動圧による揚力を発生させることがわかっているために、好ましい。
【００４３】
空気動圧による揚力のプロセスは、図２において最も見やすく、理解できる。２つの軸受面２８、３２の間のＶの方向への相対的運動の影響として、流体は、矢印Ｆによって示されるように、陥凹部から側方平坦部３６へと引き込まれる。側方平坦部３６と第二の軸受面３２の間の隙間が陥凹部３４を画定する表面と第二の軸受面３２の間の隙間より小さいという事実から、流体が陥凹部３４と側方平坦部３６の間の「段状部」を引き上げられると、流体が圧縮され、その圧力が増大する。流体圧の増加によって力が発生し、この力は２つの軸受面２８と３２の間の隙間を大きくしようとする作用を有し、これは空気動圧による揚力の発生としても知られる。揚力が最大となるのは、陥凹部の幅が側方平坦部の幅に近いときである。
【００４４】
軸受２５の動作中、高圧流体は供給口３８と各々の供給口絞り平坦部４０を通って陥凹部３４へと流れる。流体は、陥凹部３４が一杯になると、主として半径方向に、軸受構成部品２６、３０の内側と外側の縁辺に向かって流れ、この部分は大気圧中にある。軸受の縁辺部と、ひいては軸受から外に流れる流体に対する抵抗は、陥凹部３４の端部と軸受の縁辺部の間の排出口絞り平坦部３５の幅を制御することによって、比較的大きくされる。平坦部３５の幅が大きいほど、絞りが大きくなり、したがって軸受から外に流れる流体に対する抵抗が大きくなる。
【００４５】
各陥凹部３４の中での流体の流れに対する抵抗は、その深さによって制御される。すなわち、深さが深いほど、流体の流れの抵抗は小さい。各陥凹部３４の中での流体の流れに対する抵抗は、供給口３８と供給口絞り平坦部４０からのそれと比較して小さく、また排出口絞り平坦部３５からのそれと比較しても小さい。
【００４６】
供給口３８と供給口絞り平坦部４０からの流体の流れに対する抵抗は、排出口絞り平坦部３５のそれより小さくなるようにする。こうすることにより、軸受２５の動作中に、各陥凹部３４が確実に流体で満たされるようになる。
【００４７】
軸受面２８、３２の間の隙間に平行な成分を有する荷重がかけられることに対する軸受の応答時間にとって重要なのは、陥凹部３４を流体で満たすことのできる速度である。応答時間は、軸受にかけられる荷重Ｌが瞬時に段階的に変化した後、軸受の圧力が平衡値に到達するのにかかる時間とみなされる。陥凹部３４を満たすことのできる速度に影響を与える２つの要素は、陥凹部３４の容積と、各陥凹部３４の中に入る方向およびここから出る方向の両方に流体が流れる速度である。各陥凹部３４の容量が小さいほど、これを満たすのに必要な流体は少なくなり、したがってその時間も短くなるため、軸受の応答時間は一般により速くなる。陥凹部３４の凸凹面により、特定の陥凹部の深さおよび軸受面２８、３２の面積に関する陥凹部の容量は小さくなり、したがって、一般に応答時間が短縮されるため、有利である。
【００４８】
最適化された軸受では、応答時間は、その軸受が部品として組み込まれているシステムの剛体の振動モードとの相互作用を十分に回避できるように短くなるように選択される。
【００４９】
本発明による静圧型空気軸受の別の実施形態を、図６ａと６ｂに示す。明瞭を期すために記せば、同様の部品には同様の参照番号を付したため、さらに詳しい説明は割愛する。本実施形態の場合、第一の軸受構成要素２６の面２８は、連続する環状供給チャネル４６を有する。環状供給チャネル４６は好ましくは、内側と外側の縁辺の中間にある環状面２８の上の中央に位置付けられるが、必ずしもそうである必要はない。供給チャネル４６の基底部に、等間隔に離間された複数の供給穴（図示せず）があり、ここから圧縮流体が低抵抗供給路を通って軸受に供給される。
【００５０】
本発明の他の実施形態として、チャネル４６の基底部に圧縮空気を軸受に供給する供給穴が１つしかないものも想定される。
【００５１】
第一の軸受面２８には、構成部品２６を１周するように角度的に等間隔で離間された複数の同様の陥凹部３４がある。陥凹部３４は供給チャネル４６で二等分されて、軸受穴に近い陥凹部構成部分３４ａと、軸受の外側縁辺に近い陥凹部構成部分３４ｂを形成する。陥凹部３４は、ほぼ一定の円弧幅を有し、第一の環状構成部品２６の外周と穴の付近まで延びるが、これらと交差しない。したがって、陥凹部３４は複数の同様の台形状の排出口絞り平坦部３５と側方平坦部３６によって取り囲まれる。さらに、供給チャネル４６の位置またはその付近において、陥凹部構成部分３４ａ、３４ｂの円弧幅は、陥凹部構成部分３４ａ、３４ｂのそれ以外の部分と比較して小さい。このように円弧幅が小さくなっているのは、供給口絞り部４８が側方平坦部３６の一部として組み込まれているからである。供給口絞り部４８および、ひいては陥凹部構成部分３４ａ、３４ｂの円弧幅の縮小は、供給チャネル４６から各陥凹部３４の中へと流れる流体の流量を制限するように作用する。上記以外のすべての点において、本実施形態は前述の実施形態と同様に機能する。
【００５２】
図６ａ、６ｂが示す本実施形態では、陥凹部３４に凸凹形状がない。しかしながら、本実施形態では、各陥凹部３４を画定する表面に前述の第一の実施形態のものに似た突出部があってもよいと想定される。
【００５３】
上記のどちらの実施形態においても、第二の軸受面３２は略平坦である。しかしながら、必ずしもそうである必要はなく、供給口および／または陥凹部を有していてもよい。
【００５４】
前述のように任意で設けられる一段高い台形状の供給口絞り平坦部は、その、または各々の突起または突出部と同じ高さであるが、供給口絞り平坦部は、もしこれを利用した場合、その、または各々の突出部の上側縁辺または表面より高くても、低くてもよい。しかしながら、供給口絞り平坦部は常に陥凹部の最下部、すなわち底面より高いものとする。
【００５５】
突出部自体は高さが同じでも、異なっていてもよい。同様に、溝は深さが同じでも、異なっていてもよい。
【００５６】
複数の突出部が提案されているが、突出部が１つだけであっても利点は確認された。
【００５７】
さらに、特にスラスト軸受の場合、複数の陥凹部の中の１つの陥凹部の円弧幅が第一の軸受面の全部または大部分にわたって延びるようにすることも可能である。この場合、陥凹部の弓形範囲は連続的またはエンドレスであってもよい。したがって、これに限定されないが、任意で陥凹部を１つだけ設けてもよい。このような構成とすることによって、性能を公知のスラスト軸受より高くすることができる。１つの連続的陥凹部では空気動圧による揚力は発生しないが、空気静圧による揚力においては有益な改善が実現されると判断された。
【００５８】
陥凹部に設けられる突出部は、陥凹部と突出部が用いられている静圧型空気軸受の種類に応じて、半径方向、円弧方向、横方向または縦方向に延びるようにすることができる。
【００５９】
突出部または突起の１つまたは複数は、陥凹部の側部から、およびその間に延びていてもよく、あるいは陥凹部の１つまたは複数の側部と接していなくてもよい。
【００６０】
上記の本発明の実施形態には、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更や改変を加えることができることがわかるであろう。たとえば、上記の原理により設計された陥凹部を、円筒ジャーナル、円錐、球面滑り、円形または長方形パッド静圧型空気軸受等、他の形態の軸受にも応用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静圧型空気軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
超精密工作機やプリント配線基板ドリル穴あけ機等の利用分野においては、静圧型空気軸受を使用することがよく知られているが、それは、この種の軸受が高速回転で正確に動作できるからである。
【０００３】
静圧型空気軸受は通常、外部で加圧された流体、特に圧縮空気の供給によって機能し、この流体が軸受面間の摩擦を低減させ、あるいは接触を防止する。静圧型空気軸受の形態は多岐にわたり、たとえば円筒ジャーナル、環状スラスト、円錐、球面滑り、長方形および円形パッド軸受等がある。
【０００４】
一般に、公知の静圧型空気軸受の負荷能力と剛性はどちらも、他のタイプの軸受と比較すると低く、この点によって、静圧型空気軸受の利用分野が限定されるだけでなく、性能も損なわれる。
【０００５】
前記軸受の剛性と負荷能力を改善する試みとして、軸受面の表面形状を、軸受内の気流および圧力分布が改善されるように改変するアイディアが知られている。しかしながら、このように改変すると軸受の全体的性能が劣化することがあり、これは、軸受面の一部を取り除くことによって軸受面の間に流れる流体の量が増大し、したがって軸受の減衰特性が低下して、動特性が不良となるからである。極端な場合では、この改変が自励振動による圧力不安定化現象を引き起こすことさえある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の欠点の改善策を模索するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、第一の軸受面と、第一の軸受面と対面するように並置された第二の軸受面と、第一と第二の軸受面の一方に設けられた少なくとも１つの流体供給口と、前記流体供給口に入る、および／またはそこから出る圧縮性流体の流量を制限するための供給口絞りと、第一と第二の軸受面の一方に設けられた少なくとも１つの陥凹部であって、その１つ又は各々が前記１つ又は各々の前記流体供給口と流体連通するような陥凹部と、前記少なくとも１つの陥凹部と流体連通し、圧縮性流体が軸受から出る時の流量を制限する少なくとも１つの排出口絞りと、前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定する表面上に設けられた少なくとも１つの突出部であって、その１つ又は複数が前記少なくとも１つの陥凹部の中に完全に収容されるような突出部と、を備える静圧型空気軸受が提供される。
【０００８】
好ましくは、前記少なくとも１つの突出部は、前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定する２つの異なる表面の間に延びる。
【０００９】
有利な形としては、前記突出部を複数設ける。
【００１０】
望ましくは、前記少なくとも１つの突出部の高さは、前記少なくとも１つの陥凹部の深さより小さい。これは、使用時に、突出部が対向する軸受面と係合しないようにするためである。
【００１１】
好ましくは、前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定する前記表面は、平坦でない凸凹面であり、前記少なくとも１つの突出部はその凸凹形状の一部を形成する。
【００１２】
有利な形としては、１つ又は各々の前記陥凹部によって提供される総表面積は、その陥凹部が設けられた第一または第二の軸受面の総表面積の少なくとも１０パーセント（１０パーセントを含む）、好ましくは少なくとも５０％、特に少なくとも７５％である。
【００１３】
好ましくは、前記流体供給口を複数、離間して設ける。こうすることにより、１つの供給口が目詰まりしても、流体を引き続き軸受に供給することができる。
【００１４】
有利な形としては、１つの前記流体供給口を、１つ又は各々の前記陥凹部の中に設ける。
【００１５】
望ましくは、前記流体供給口を、前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも１部を画定し、その上に前記突出部が設けられている前記表面の中または上に設ける。
【００１６】
有利な形としては、供給口絞りは、その上に前記突出部が設けられている前記表面の中または上に設けられた部品を含む。
【００１７】
望ましくは、供給口絞りの前記部品は、流体供給口を取り囲む一段高い平坦部である。
【００１８】
好ましくは、本静圧型空気軸受は、１つ又は各々の流体供給口を１つ又は各々の陥凹部に連結し、これによってその間の流体連通を可能にする連続流体チャネルをさらに備える。
【００１９】
望ましくは、前記排出口絞りは、前記陥凹部の位置に、またはこれに隣接してある。
【００２０】
有利な形としては、１つ又は各々の前記排出口絞りは、前記陥凹部の少なくとも一部を画定する壁と、前記陥凹部に隣接する平坦部を有し、前記壁と平坦部は段状部を形成する。
【００２１】
好ましくは、本静圧型空気軸受は、圧縮性流体用の流体流路をさらに備え、この流体流路は前記少なくとも１つの流体供給口から延び、供給口絞りを通過して、前記少なくとも１つの陥凹部の中に入り、前記少なくとも１つの排出口絞りを通って軸受から出る。
【００２２】
望ましくは、第一の軸受面は、荷重に接続される、または接続され得るロータの一部を形成し、第二の軸受面は、ロータが設置される軸受ハウジングの一部を形成する。
【００２３】
本発明について、例として添付の図面を参照しながらさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１ａ】先行技術による円柱静圧型空気軸受の、その回転軸に平行な向きの概略断面図である。
【図１ｂ】図１ａに示されるものと同じ軸受の、前記軸受の構成部品に荷重がかかった状態の同じ図である。
【図２】本発明による静圧型空気軸受の一部の、使用中の軸受の回転軸に平行に切った概略断面図である。
【図３ａ】図２に示される本発明の実施形態の一部を形成する、第一の軸受構成部品の概略斜視図である。
【図３ｂ】図３ａに示される軸受の陥凹部の拡大図である。
【図４】図３ｂに示されるものと同じ陥凹部の、明瞭にするために突出部と溝部を取り除いた状態の同じ図である。
【図５ａ】図３ｂに示される陥凹部の、線Ｘ−Ｘに沿った断面形状を示す図である。
【図５ｂ】図３ｂに示される陥凹部の、線Ｘ−Ｘに沿った別の断面形状を示す図である。
【図５ｃ】図３ｂに示される陥凹部の、線Ｘ−Ｘに沿ったさらに別の断面形状を示す図である。
【図６ａ】本発明の別の実施形態の第一の軸受構成部品の概略斜視図である。
【図６ｂ】図６ａに示される軸受の陥凹部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１ａにおいて最も明確に見えるように、円柱静圧型空気軸受１０の動作の基本となる一般原理は、高圧下で圧縮された流体が、供給口１２から供給されることである。流体は、軸受ハウジング１６の一部である外側軸受面１４と、軸受ロータ２０の一部である内側軸受面１８の間に流れる。使用中、ロータ２０はＡ−Ａと表示された回転軸を有する。流体はその後、ハウジング１６とロータ２０の間の、軸受１０の各端に形成された排出口１７を通って軸受から出る。流体は、最も一般的には圧縮空気であるが、他のいかなる圧縮性流体であってもよい。流体は、軸受面１４、１８の間の摩擦を低減させ、および／または接触を防止する約割を果たす。
【００２６】
図１ａに示されているように、ロータ２０に荷重がかけられていないと、軸受面１４、１８の間の隙間は略均一である。図１ｂは、ロータ２０にラジアル荷重Ｌがかけられたことによって、軸受面１４、１８の間の隙間が、軸受１０のうち、荷重Ｌがロータ２０を押しやる方向の側２２において、荷重Ｌがロータ２０を押しやる方向と反対の側２４と比較して小さくなっていることを示している。面１４、１８の間の相対的な隙間が大きい場所では、面１４、１８の間の流体の相対的な量がより大きくなり、そのため、ロータ２０とハウジング１６の間の流体の相対的な圧力はより低くなる。このようにして、軸受のうち、荷重Ｌがロータ２０を押しやる方向の側２２の流体と、軸受のうち、荷重Ｌがロータ２０を押しやる方向と反対の側２４の流体の間には圧力差がある。この圧力差によって、ロータ２０には荷重Ｌと反対の力がかかる。そのため、圧力差が荷重Ｌを支える。
【００２７】
ロータ２０の各端にある排出口１７の位置と比較して、供給口１２は前記ロータ２０の長さに沿って相対的に中央にあるという事実から、供給口１２と各排出口１７の間では、ロータ２０の長さに沿って圧力勾配がある。すなわち、圧力は供給口１２の付近で最大となり、排出口１７の付近で最小となる。正味の影響は、荷重Ｌを受けたときに、軸受１０は全体の面積の一部、すなわち供給口１２の付近でしか、実質的な圧力差を生じさせない、というものである。
【００２８】
上記のような軸受が支持できる理論的な最大荷重は、供給口１２における流体圧と軸受面１４、１８の面積の積で求められる。しかしながら、実際の空気軸受の設計による負荷能力は通常、この３０〜４０％にすぎない。
【００２９】
図１ａに示されるような公知の静圧型空気軸受はまた、供給口１２の上流に設置され、供給口での流体圧を調整する絞り（図示せず）を備えていてもよい。絞りは一般にオリフィスからなり、流体はここを通ってから供給口１２を通過する。このタイプの軸受構成は、供給口絞り軸受として知られる。
【００３０】
図２は、本発明による環状スラスト軸受２５の一実施形態の一部を示す。軸受２５は、第一の軸受面２８を有する床状の第一の環状構成部品２６と、図２に示されるように、第一の軸受面２８と対面するように並置された第二の軸受面３２を有する第二の環状構成部品３０を備える。使用中、第一の構成部品２６と第二の構成部品３０の間には、図２において矢印Ｖで示されるような相対的角運動が起こる。
【００３１】
使用中、第一と第二の構成部品２６、３０のいずれも、荷重に機械的に接続されてもよい。一般には、荷重に機械的に接続され、回転するのは第二の構成部品３０であり、第一の構成部品２６は静止したままである。静止している構成部品は軸受ハウジングの一部を形成してもよく、回転する構成部品はロータの一部を形成してもよい。
【００３２】
第一の軸受面２８は、構成部品２６を１周するように角度的に離間された複数の同様の陥凹部３４を有する。陥凹部３４は、一定した円弧幅を有し、構成部品２６を１周するように角度的に等間隔に離間され、第一の環状構成部品２６の外周および穴の付近まで伸びるが、これらと交差しない。したがって、陥凹部３４は複数の同様の台地状の平坦部によって取り囲まれる。第一の環状構成部品２６の外周と穴の位置にあるものは排出口絞り平坦部３５とも呼ばれ、隣接する陥凹凸部の間にあるものは側方平坦部３６とも呼ばれる。
【００３３】
最適化された軸受の場合、陥凹部の深さは、第二の軸受面３２と、排出口絞り平坦部３５および側方平坦部３６との間の隙間の０．５から５倍の範囲であってもよい。また、各陥凹部３４の面積に第一の軸受面２８の陥凹部の数を乗じたものは、第一の軸受面の面積の少なくとも１０％である。陥凹部３４が占める総面積は好ましくは、軸受の用途に応じて第一の軸受面２８の面積の５０％を超え、特に少なくとも７５％である。
【００３４】
陥凹部３４の最適な数は一般に、軸受の大きさに応じて８から２４の範囲であろう。
【００３５】
圧縮流体、たとえば高圧下のガス、ガス混合物または空気は、好ましくは各陥凹部３４の中央付近に位置付けられた供給口３８から各陥凹部３４に供給される。各供給口３８は、一段高くなった台地状の供給絞り平坦部４０によって取り囲まれていてもよく、この平坦部４０は陥凹部３４の外には出ず、すなわち排出口絞り平坦部３５と側方平坦部３６の高さを越えて延びない。
【００３６】
供給口３８は、本発明の一実施形態において、直径０．０５ｍｍから１．０ｍｍの範囲である。供給口３８は周囲の平坦部４０とともに流体の供給速度を制限する。供給口絞り平坦部がない場合には、直径０．０５ｍｍから０．３ｍｍという小さな供給口を用いてもよく、これは、直径が小さいほうがそれ自体で十分な効果を持つ供給口絞りとなるからである。反対に、供給穴の直径が大きい場合は、平坦部４０が供給口絞りのほとんどの役割を果たす。平坦部はどのような形状でもよく、たとえば、長方形等の円形以外でもよいし、円形でもよい。
【００３７】
各陥凹部３４の幅は、軸受面２８、３２の間にある流体の圧力分布の数値解析により、最大の軸受剛性が達成できるように最適化される。軸受剛性は、軸受にかけられる荷重Ｌを軸受面２８、３２の間の隙間の変化量で割ることによって算出される。
【００３８】
軸受２５の動作中、側方平坦部３６の機能は主として、軸受にかかる荷重を支えることである。これは、流体が側方平坦部３６に対して力を及ぼすことによって行われる。排出口絞り平坦部３５の機能は主として、陥凹部３４から流れ出る流体を制御することである。したがって、陥凹部３４の主な機能は、側方平坦部３５の上の圧力分布を制御することである。
【００３９】
陥凹部３４を利用することによって、陥凹部３４のない同様の軸受と比較して、軸受の半径方向の流体の圧力分布は格段に一定となる。そのため、供給口２８から排出口平坦部３５への流体圧の減衰が、陥凹部３４のない同様の軸受より小さい。したがって、陥凹部３４を有する軸受全体の圧力が増大し、剛性および負荷能力が高くなる。
【００４０】
図２、３ａ、３ｂに示され、図４には示されていないが、各陥凹部３４を画定する表面は凸凹形状を有していてもよく、すなわち、非平面または非平坦であってもよい。図３ｂは好ましいタイプの凸凹形状を示しており、交互に配置された複数の細かい半径方向の突起または突出部４２と溝４４からなる。溝４４は、その深さが異なっていてもよいが、この実施形態においては、すべて同じ深さであり、その深さが陥凹部３４の深さを画定する。突出部４２もまた、その高さは、側方平坦部３６と排出口絞り平坦部３５の高さより常に低ければ異なっていてもよいが、この実施形態においてはすべて同じ高さである。
【００４１】
陥凹部３４全体にわたる突出部４２と溝４４の断面形状（図３ｂの線Ｘ−Ｘで示す）は、製造方法に応じて異なっていてもよい。図５ａ、５ｂ、５ｃは、考えられる形状として、ａ）のこぎり波、ｂ）正弦波または連続曲線、ｃ）方形波があることを示している。断面形状は実際にどのようなパターンでもよく、繰り返しでも、そうでなくてもよい。
【００４２】
半径方向の突出部４２と溝４４に代わるものも使用できる。たとえば、環状の突起と溝や、半径方向の溝と環状溝を組み合わせたものからなる等方性表面凸凹形状であってもよい。しかしながら、半径方向の突出部４２と溝４４は、これらは高速軸受でより大きな空気動圧による揚力を発生させることがわかっているために、好ましい。
【００４３】
空気動圧による揚力のプロセスは、図２において最も見やすく、理解できる。２つの軸受面２８、３２の間のＶの方向への相対的運動の影響として、流体は、矢印Ｆによって示されるように、陥凹部から側方平坦部３６へと引き込まれる。側方平坦部３６と第二の軸受面３２の間の隙間が陥凹部３４を画定する表面と第二の軸受面３２の間の隙間より小さいという事実から、流体が陥凹部３４と側方平坦部３６の間の「段状部」を引き上げられると、流体が圧縮され、その圧力が増大する。流体圧の増加によって力が発生し、この力は２つの軸受面２８と３２の間の隙間を大きくしようとする作用を有し、これは空気動圧による揚力の発生としても知られる。揚力が最大となるのは、陥凹部の幅が側方平坦部の幅に近いときである。
【００４４】
軸受２５の動作中、高圧流体は供給口３８と各々の供給口絞り平坦部４０を通って陥凹部３４へと流れる。流体は、陥凹部３４が一杯になると、主として半径方向に、軸受構成部品２６、３０の内側と外側の縁辺に向かって流れ、この部分は大気圧中にある。軸受の縁辺部と、ひいては軸受から外に流れる流体に対する抵抗は、陥凹部３４の端部と軸受の縁辺部の間の排出口絞り平坦部３５の幅を制御することによって、比較的大きくされる。平坦部３５の幅が大きいほど、絞りが大きくなり、したがって軸受から外に流れる流体に対する抵抗が大きくなる。
【００４５】
各陥凹部３４の中での流体の流れに対する抵抗は、その深さによって制御される。すなわち、深さが深いほど、流体の流れの抵抗は小さい。各陥凹部３４の中での流体の流れに対する抵抗は、供給口３８と供給口絞り平坦部４０からのそれと比較して小さく、また排出口絞り平坦部３５からのそれと比較しても小さい。
【００４６】
供給口３８と供給口絞り平坦部４０からの流体の流れに対する抵抗は、排出口絞り平坦部３５のそれより小さくなるようにする。こうすることにより、軸受２５の動作中に、各陥凹部３４が確実に流体で満たされるようになる。
【００４７】
軸受面２８、３２の間の隙間に平行な成分を有する荷重がかけられることに対する軸受の応答時間にとって重要なのは、陥凹部３４を流体で満たすことのできる速度である。応答時間は、軸受にかけられる荷重Ｌが瞬時に段階的に変化した後、軸受の圧力が平衡値に到達するのにかかる時間とみなされる。陥凹部３４を満たすことのできる速度に影響を与える２つの要素は、陥凹部３４の容積と、各陥凹部３４の中に入る方向およびここから出る方向の両方に流体が流れる速度である。各陥凹部３４の容量が小さいほど、これを満たすのに必要な流体は少なくなり、したがってその時間も短くなるため、軸受の応答時間は一般により速くなる。陥凹部３４の凸凹面により、特定の陥凹部の深さおよび軸受面２８、３２の面積に関する陥凹部の容量は小さくなり、したがって、一般に応答時間が短縮されるため、有利である。
【００４８】
最適化された軸受では、応答時間は、その軸受が部品として組み込まれているシステムの剛体の振動モードとの相互作用を十分に回避できるように短くなるように選択される。
【００４９】
本発明による静圧型空気軸受の別の実施形態を、図６ａと６ｂに示す。明瞭を期すために記せば、同様の部品には同様の参照番号を付したため、さらに詳しい説明は割愛する。本実施形態の場合、第一の軸受構成要素２６の面２８は、連続する環状供給チャネル４６を有する。環状供給チャネル４６は好ましくは、内側と外側の縁辺の中間にある環状面２８の上の中央に位置付けられるが、必ずしもそうである必要はない。供給チャネル４６の基底部に、等間隔に離間された複数の供給穴（図示せず）があり、ここから圧縮流体が低抵抗供給路を通って軸受に供給される。
【００５０】
本発明の他の実施形態として、チャネル４６の基底部に圧縮空気を軸受に供給する供給穴が１つしかないものも想定される。
【００５１】
第一の軸受面２８には、構成部品２６を１周するように角度的に等間隔で離間された複数の同様の陥凹部３４がある。陥凹部３４は供給チャネル４６で二等分されて、軸受穴に近い陥凹部構成部分３４ａと、軸受の外側縁辺に近い陥凹部構成部分３４ｂを形成する。陥凹部３４は、ほぼ一定の円弧幅を有し、第一の環状構成部品２６の外周と穴の付近まで延びるが、これらと交差しない。したがって、陥凹部３４は複数の同様の台形状の排出口絞り平坦部３５と側方平坦部３６によって取り囲まれる。さらに、供給チャネル４６の位置またはその付近において、陥凹部構成部分３４ａ、３４ｂの円弧幅は、陥凹部構成部分３４ａ、３４ｂのそれ以外の部分と比較して小さい。このように円弧幅が小さくなっているのは、供給口絞り部４８が側方平坦部３６の一部として組み込まれているからである。供給口絞り部４８および、ひいては陥凹部構成部分３４ａ、３４ｂの円弧幅の縮小は、供給チャネル４６から各陥凹部３４の中へと流れる流体の流量を制限するように作用する。上記以外のすべての点において、本実施形態は前述の実施形態と同様に機能する。
【００５２】
図６ａ、６ｂが示す本実施形態では、陥凹部３４に凸凹形状がない。しかしながら、本実施形態では、各陥凹部３４を画定する表面に前述の第一の実施形態のものに似た突出部があってもよいと想定される。
【００５３】
上記のどちらの実施形態においても、第二の軸受面３２は略平坦である。しかしながら、必ずしもそうである必要はなく、供給口および／または陥凹部を有していてもよい。
【００５４】
前述のように任意で設けられる一段高い台形状の供給口絞り平坦部は、その、または各々の突起または突出部と同じ高さであるが、供給口絞り平坦部は、もしこれを利用した場合、その、または各々の突出部の上側縁辺または表面より高くても、低くてもよい。しかしながら、供給口絞り平坦部は常に陥凹部の最下部、すなわち底面より高いものとする。
【００５５】
突出部自体は高さが同じでも、異なっていてもよい。同様に、溝は深さが同じでも、異なっていてもよい。
【００５６】
複数の突出部が提案されているが、突出部が１つだけであっても利点は確認された。
【００５７】
さらに、特にスラスト軸受の場合、複数の陥凹部の中の１つの陥凹部の円弧幅が第一の軸受面の全部または大部分にわたって延びるようにすることも可能である。この場合、陥凹部の弓形範囲は連続的またはエンドレスであってもよい。したがって、これに限定されないが、任意で陥凹部を１つだけ設けてもよい。このような構成とすることによって、性能を公知のスラスト軸受より高くすることができる。１つの連続的陥凹部では空気動圧による揚力は発生しないが、空気静圧による揚力においては有益な改善が実現されると判断された。
【００５８】
陥凹部に設けられる突出部は、陥凹部と突出部が用いられている静圧型空気軸受の種類に応じて、半径方向、円弧方向、横方向または縦方向に延びるようにすることができる。
【００５９】
突出部または突起の１つまたは複数は、陥凹部の側部から、およびその間に延びていてもよく、あるいは陥凹部の１つまたは複数の側部と接していなくてもよい。
【００６０】
上記の本発明の実施形態には、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更や改変を加えることができることがわかるであろう。たとえば、上記の原理により設計された陥凹部を、円筒ジャーナル、円錐、球面滑り、円形または長方形パッド静圧型空気軸受等、他の形態の軸受にも応用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静圧型空気軸受であって、
第一の軸受面と、
前記第一の軸受面と対面するように並置された第二の軸受面と、
前記第一と第二の軸受面の一方に設けられた少なくとも１つの流体供給口と、
前記流体供給口に入る、および／またはそこから出る圧縮性流体の流量を制限するための供給口絞りと、
前記第一と第二の軸受面の一方に設けられた少なくとも１つの陥凹部であって、その１つ又は各々が前記１つ又は各々の前記流体供給口と流体連通するような陥凹部と、
前記少なくとも１つの陥凹部と流体連通し、圧縮性流体が前記軸受を出るときの流量を制限する少なくとも１つの排出口絞りと、
前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定する表面上に設けられた少なくとも１つの突出部であって、その１つ又は複数が前記少なくとも１つの陥凹部の中に完全に収容されるような突出部と、
を備える静圧型空気軸受。
【請求項２】
前記少なくとも１つの突出部は、前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定する２つの異なる表面の間に延びる請求項１に記載の静圧型空気軸受。
【請求項３】
前記少なくとも１つの突出部の高さは、前記少なくとも１つの陥凹部の深さより小さい請求項１または２に記載の静圧型空気軸受。
【請求項４】
前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定する前記表面は、平坦でない凸凹面であり、前記少なくとも１つの突出部は、前記凸凹面の一部を形成する請求項１〜３のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項５】
前記少なくとも１つの突出部の長手方向にわたる部分は、前記第一または第二の軸受面の回転軸に平行である請求項１〜４のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項６】
前記少なくとも１つの突出部の長手方向にわたる部分は、前記第一または第二の軸受面の回転軸に垂直である請求項１〜５のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項７】
前記１つ又は各々の前記陥凹部により提供される総表面積は、前記陥凹部が設けられている前記第一または第二の軸受面の総表面積の少なくとも１０パーセントである請求項１〜６のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項８】
前記１つ又は各々の前記陥凹部により提供される総表面積は、前記陥凹部が設けられている前記第一または第二の軸受面の総表面積の少なくとも５０パーセント（５０パーセントを含む）である請求項７に記載の静圧型空気軸受。
【請求項９】
前記１つ又は各々の前記陥凹部により提供される総表面積は、前記陥凹部が設けられている前記第一または第二の軸受面の総表面積の少なくとも７５パーセント（７５パーセントを含む）である請求項８に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの流体供給口は、前記１つ又は各々の前記陥凹部の中に設けられている請求項１〜９のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１１】
前記流体供給口は、前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定し、前記突出部が設けられている前記表面の中または上に設けられている請求項１０に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１２】
前記供給口絞りは、前記突出部が設けられている前記表面の中または上に設けられている部分を含む請求項１〜１１のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１３】
前記供給口絞りの前記部分は、前記流体供給口を取り囲む、一段高い平坦部である請求項１２に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１４】
前記１つ又は各々の流体取り入れ口を前記１つ又は各々の陥凹部に接続し、その間を流体連通させる連続的流体チャネルをさらに備える請求項１〜９のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１５】
前記連続的流体チャネルは、前記１つ又は各々の前記陥凹部を二等分する請求項１４に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１６】
前記供給口絞りは、前記流体チャネルの位置またはその付近で、前記１つ又は各々の前記陥凹部の狭い部分を含む請求項１３または１４に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１７】
前記供給口絞りは、前記連続流体チャネルの各側に設けられている請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１８】
前記排出口絞りは、前記陥凹部の位置またはその付近にある請求項１〜１７のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１９】
前記１つ又は各々の前記排出口絞りは、前記陥凹部の少なくとも一部を画定する壁と、前記陥凹部に隣接する平坦部を有し、前記壁と平坦部は段状部を形成する請求項１〜１８のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項２０】
圧縮性流体のための流体流路をさらに備え、前記流体流路は前記少なくとも１つの流体供給口から延び、前記供給口絞りを通過して、前記少なくとも１つの陥凹部に入り、前記少なくとも１つの排出口絞りを通って、前記軸受から出る請求項１〜１９のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項２１】
前記第一の軸受面は、荷重に接続された、または接続され得るロータの一部を形成し、前記第二の軸受面は、前記ロータが設置されている軸受ハウジングの一部を形成する請求項１〜２０のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの陥凹部は前記第二の軸受面の上に設けられている請求項２１に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１】
静圧型空気軸受であって、
第一の軸受面と、
前記第一の軸受面と対面するように並置された第二の軸受面と、
前記第一と第二の軸受面の一方に設けられた少なくとも１つの流体供給口と、
前記流体供給口に入る、および／またはそこから出る圧縮性流体の流量を制限するための供給口絞りと、
前記第一と第二の軸受面の一方に設けられた少なくとも１つの陥凹部であって、その１つ又は各々が前記１つ又は各々の前記流体供給口と流体連通するような陥凹部と、
前記少なくとも１つの陥凹部と流体連通し、圧縮性流体が前記軸受を出るときの流量を制限する少なくとも１つの排出口絞りと、
前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定する表面上に設けられた少なくとも１つの突出部であって、その１つ又は複数が前記少なくとも１つの陥凹部の中に完全に収容されるような突出部と、
を備える静圧型空気軸受。
【請求項２】
前記少なくとも１つの突出部は、前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定する２つの異なる表面の間に延びる請求項１に記載の静圧型空気軸受。
【請求項３】
前記少なくとも１つの突出部の高さは、前記少なくとも１つの陥凹部の深さより小さい請求項１または２に記載の静圧型空気軸受。
【請求項４】
前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定する前記表面は、平坦でない凸凹面であり、前記少なくとも１つの突出部は、前記凸凹面の一部を形成する請求項１〜３のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項５】
前記少なくとも１つの突出部の長手方向にわたる部分は、前記第一または第二の軸受面の回転軸に平行である請求項１〜４のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項６】
前記少なくとも１つの突出部の長手方向にわたる部分は、前記第一または第二の軸受面の回転軸に垂直である請求項１〜５のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項７】
前記１つ又は各々の前記陥凹部により提供される総表面積は、前記陥凹部が設けられている前記第一または第二の軸受面の総表面積の少なくとも１０パーセントである請求項１〜６のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項８】
前記１つ又は各々の前記陥凹部により提供される総表面積は、前記陥凹部が設けられている前記第一または第二の軸受面の総表面積の少なくとも５０パーセント（５０パーセントを含む）である請求項７に記載の静圧型空気軸受。
【請求項９】
前記１つ又は各々の前記陥凹部により提供される総表面積は、前記陥凹部が設けられている前記第一または第二の軸受面の総表面積の少なくとも７５パーセント（７５パーセントを含む）である請求項８に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの流体供給口は、前記１つ又は各々の前記陥凹部の中に設けられている請求項１〜９のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１１】
前記流体供給口は、前記少なくとも１つの陥凹部の少なくとも一部を画定し、前記突出部が設けられている前記表面の中または上に設けられている請求項１０に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１２】
前記供給口絞りは、前記突出部が設けられている前記表面の中または上に設けられている部分を含む請求項１〜１１のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１３】
前記供給口絞りの前記部分は、前記流体供給口を取り囲む、一段高い平坦部である請求項１２に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１４】
前記１つ又は各々の流体取り入れ口を前記１つ又は各々の陥凹部に接続し、その間を流体連通させる連続的流体チャネルをさらに備える請求項１〜９のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１５】
前記連続的流体チャネルは、前記１つ又は各々の前記陥凹部を二等分する請求項１４に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１６】
前記供給口絞りは、前記流体チャネルの位置またはその付近で、前記１つ又は各々の前記陥凹部の狭い部分を含む請求項１３または１４に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１７】
前記供給口絞りは、前記連続流体チャネルの各側に設けられている請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１８】
前記排出口絞りは、前記陥凹部の位置またはその付近にある請求項１〜１７のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項１９】
前記１つ又は各々の前記排出口絞りは、前記陥凹部の少なくとも一部を画定する壁と、前記陥凹部に隣接する平坦部を有し、前記壁と平坦部は段状部を形成する請求項１〜１８のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項２０】
圧縮性流体のための流体流路をさらに備え、前記流体流路は前記少なくとも１つの流体供給口から延び、前記供給口絞りを通過して、前記少なくとも１つの陥凹部に入り、前記少なくとも１つの排出口絞りを通って、前記軸受から出る請求項１〜１９のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項２１】
前記第一の軸受面は、荷重に接続された、または接続され得るロータの一部を形成し、前記第二の軸受面は、前記ロータが設置されている軸受ハウジングの一部を形成する請求項１〜２０のいずれか一項に記載の静圧型空気軸受。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの陥凹部は前記第二の軸受面の上に設けられている請求項２１に記載の静圧型空気軸受。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５ａ−５ｃ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５ａ−５ｃ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【公表番号】特表２０１１−５１０２２９（Ｐ２０１１−５１０２２９Ａ）
【公表日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４１８４５（Ｐ２０１０−５４１８４５）
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００９／００００８６
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０９０３７４
【国際公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【出願人】（５１０１７４２６６）ユーピーエム リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００９／００００８６
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０９０３７４
【国際公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【出願人】（５１０１７４２６６）ユーピーエム リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]